磨削之研磨拋（pāo）光、磨粒流與珩磨的區（qū）別

1、磨粒流（liú）工藝

磨（mó）料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去（qù）毛刺方法，特（tè）別是對（duì）於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為（wéi）擠壓珩磨技（jì）術，起源於20世紀60年代（dài），是一（yī）種區別於傳（chuán）統機械加工（gōng）的光整加工方法。利用具有一定黏性（xìng）的流動磨料（liào）介質，在一定壓力作用下，通過（guò）引導流過工件（jiàn）的待加工表麵，磨料對材料形成（chéng）擠（jǐ）壓並進行（háng）微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度（dù）值，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技（jì）術（shù）幾乎可以對任意（yì）形狀的（de）表麵（miàn）進行光整（zhěng）加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工（gōng）效果，近年來這種技術在（zài）航空、航天、汽車和模具等行業（yè）得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工（gōng）件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流（liú）體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要（yào）麵（miàn）向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨（mó）粒流拋（pāo）光工藝包含三個核（hé）心要素，即軟（ruǎn）磨料、夾具與PLC係統：

軟（ruǎn）磨料（liào）

　　軟（ruǎn）磨料是由非常細小的（de）硬質顆（kē）粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態（tài）的介質，磨料顆（kē）粒的（de）大小、硬度，以及半流體（tǐ）的粘稠度、遇熱後是否（fǒu）會黏貼工件，是影響拋（pāo）光去毛刺質量的關鍵。磨料通（tōng）常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據（jù）各自（zì）的硬度，對應不（bú）同材質的工件。例如鋁製品、銅（tóng）製品工件（jiàn），選用碳化矽磨料（liào）即可。而硬度較高的（de）鎢（wū）鋼、合金（jīn）鋼，選（xuǎn）用白剛玉或金剛石更為合適。

工（gōng）裝夾具

選用夾具的原因是，為了提（tí）高工件拋光去毛刺的效率。一（yī）來，一（yī）款夾具（jù）上可以同時夾持多個工件，一（yī）次性加（jiā）工。二來，使用工（gōng）裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少（shǎo）了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵（jiàn）在於，在提升效率的前提（tí）下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整（zhěng）個磨粒流設備（bèi）的（de）控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間（jiān），又可以減少（shǎo）設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流（liú）特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可（kě）實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具（jù）(以下（xià）簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑（jì）,在一定的壓力作用下（xià），使工件（jiàn）和研具接（jiē）觸並做相對運動，通（tōng）過磨料作用（yòng），從工件表麵切去一層極（jí）薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾（jǐ）何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵（miàn）進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕（shī）研將液狀研磨劑塗敷或連續加（jiā）注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑（huá）動與滾（gǔn）動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌（qiàn）在研具表層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應（yīng）用範圍

設備（bèi）簡（jiǎn）單，精度要求高（gāo）。

加工質量可靠。可獲得很高（gāo）的精度（dù）和很低的（de）Ra值。但一般不（bú）能提高加工麵與其（qí）他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各種高精度型麵，並可用於大批大量生產（chǎn）中。

1.3研磨（mó）機理

研磨的實質是（shì）用遊（yóu）離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理和化學綜（zōng）合作用的微量切前，其速度很（hěn）低，壓力很小，經過研磨的（de）工件可（kě）獲得0.001mm以內的尺（chǐ）寸誤差，表麵粗（cū）糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾何形狀精度和一（yī）些位置精度也可進一步提高（gāo）。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加工（gōng）中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們對研磨過程的機（jī）理有多種觀點。

純切削說

這種（zhǒng）觀點認為:研磨和磨削一樣（yàng），是一種純切削過程。最終精度的獲得是由很多（duō）微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒（lì）的尖（jiān）劈、衝（chōng）擊、刮削和擠（jǐ）壓作（zuò）用,形成無數條切痕重疊、互相交（jiāo）錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒（lì）顆粒較細，切削運動不盡相同（tóng）而已。這種觀點（diǎn）在實際（jì）過程中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一序（xù）比一序高（gāo）。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這（zhè）種（zhǒng）觀點不（bú）全麵。

塑（sù）性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵（miàn）發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位（wèi）在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填（tián）充了低四處，而後形成極（jí）低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛（qiān）、錫等（děng）)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變形（xíng）。實際上，工件在研磨前後有質量變（biàn）化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為（wéi）:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件（jiàn）表麵活性物質在化學作用下，很（hěn）快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被（bèi）軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高（gāo）凸部位形成（chéng）的化合物（wù）薄膜不斷被除（chú）掉又很快形成（chéng）的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約（yuē）有微米程度（dù）的（de）破壞層。這說明研磨不僅（jǐn）是磨料去除（chú）化合物薄膜的（de）不斷形（xíng）成過（guò）程，並且對表（biǎo）麵（miàn）層有切削作用（yòng），而化學（xué）作用則加速（sù）了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不（bú）可能（néng）由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工（gōng）件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件（jiàn）表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次（cì）程度取決於加工性質（zhì）及加（jiā）工過程的進展階段。

2、拋光（guāng）

拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵（miàn）粗糙度，獲得光亮、平整表（biǎo）麵的加（jiā）工方（fāng）法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒（lì）等對工件表麵進（jìn）行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光（guāng）

機械拋（pāo）光是靠切削或使材料（liào）表麵發生塑性變形而去掉（diào）工件表麵凸出（chū）部得到平滑麵的拋光方法，一般使（shǐ）用油（yóu）石（shí）條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要（yào）求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研（yán）拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓（yā）在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表（biǎo）麵粗糙度，是各種拋光方法中表（biǎo）麵（miàn）粗糙度（dù）最好的。光學鏡片模具常采（cǎi）用這種方法（fǎ）。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較（jiào）凹部（bù）分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法（fǎ）可以拋光形狀複雜的工件，可以同（tóng）時拋（pāo）光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度（dù）一（yī）般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基（jī）本原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小（xiǎo）凸出（chū）部分，使表麵光滑（huá）。與化學拋光相比，它可（kě）消除陰（yīn）極（jí）反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超（chāo）聲拋光是利用工具斷麵作超（chāo）聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法（fǎ）。將工（gōng）件放入磨料懸浮液中並一（yī）起置於超聲波場中（zhōng），依靠超聲波（bō）的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流（liú）體拋光（guāng）

流體拋光（guāng）是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流（liú）體動（dòng）力研磨是由液壓驅動（dòng），介質主要采用在較低壓力下流過性好的特（tè）殊化合物（wù）(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料（liào）可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨（mó）拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用（yòng）磁性磨（mó）料在磁場作（zuò）用下形成磨（mó）料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為（wéi）了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光（guāng）速度，采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的（de）脈（mò）衝電（diàn）源進行複合拋（pāo）光（guāng），由（yóu）超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作（zuò）用於工件表（biǎo）麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選（xuǎn）擇轉速（sù）在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵（miàn）拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使（shǐ）用順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂（shā）紙（zhǐ）和（hé）煤油。砂紙的號數依次為（wéi）：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用（yòng）適於淬硬的模（mó）具鋼(52 HRC以上)，而不適（shì）用於預硬鋼，因為這（zhè）樣可能會導致預硬鋼（gāng）件表麵損傷，無法達（dá）到預（yù）期拋光效果。

精拋

精拋主要（yào）使用（yòng）鑽石研磨（mó）膏。若用拋光布輪混合鑽（zuàn）石（shí）研（yán）磨（mó）粉或研磨膏進行研磨（mó），則通常的（de）研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋（pāo）光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下（xià）的發（fā）狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多種工藝，其（qí）中（zhōng）珩磨加工是對（duì）孔進行（háng）精（jīng）整加工的一種加（jiā）工方式。

珩磨工藝是一（yī）種以（yǐ）被加工麵為導（dǎo）向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動（dòng）去除（chú）加工餘量，其（qí）切（qiē）削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或（huò）多條油石，由漲開機構（gòu）將（jiāng）油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的（de）接觸麵。同（tóng）時珩磨頭旋轉（zhuǎn）和往複運動。零件不（bú）動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工（gōng）件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有（yǒu）三種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量（liàng）進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工（gōng）精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵（miàn）質量好（hǎo）：表麵為交叉網紋，有利於潤滑（huá）油的存（cún）儲及油膜的保持。

加工（gōng）範圍廣（guǎng）：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向（xiàng）和徑向有間斷的孔

切（qiē）削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少加（jiā）工餘量（liàng）而極大地改善孔和外圓的尺（chǐ）寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程（chéng）

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中（zhōng），進（jìn）給機（jī）構以恒定的壓力壓向（xiàng）孔壁，分三個（gè）階（jiē）段。

第一（yī）個階段是脫落切削階段，這種定壓（yā）珩磨，開始時由於孔壁（bì）粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的（de）凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接（jiē）觸壓力大，加上（shàng）切屑對油石粘結劑的磨耗（hào），使磨（mó）粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有的（de）磨（mó）粒（lì）在切削壓（yā）力的作用下自行脫落，油石麵即露（lù）出（chū）新磨粒，此即（jí）油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨（mó）的進行，孔表麵越來越光（guāng），與油石接觸麵（miàn）積越（yuè）來越大，單位麵積的接（jiē）觸（chù）壓力下（xià）降，切削（xuē）效率降低。同時（shí）切下的切屑小而細，這些切屑對粘（zhān）結劑的磨耗也很小。

因此（cǐ），油（yóu）石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而（ér）磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩（bēng）碎（suì）而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接（jiē）觸麵積越來越大，極細的切（qiē）屑堆積於油石與（yǔ）孔壁之間不易排除，造成油石（shí）堵塞，變得很光（guāng）滑。因此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結（jié）性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表（biǎo）麵粗（cū）糙度（dù）均會受到影響。此時（shí）應盡（jìn）快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以（yǐ）恒定的速度擴張進給，使磨粒強（qiáng）製性（xìng）地切入工（gōng）件（jiàn）。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象（xiàng）。

因為當油石產生堵（dǔ）塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩（héng）磨壓力（lì）增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用（yòng）增強。

用此種（zhǒng）方法珩磨時，為了（le）提高孔精度和表（biǎo）麵粗糙度（dù），最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以（yǐ）定壓進給珩磨，當油石進入堵（dǔ）塞切削階段時，轉換為定量進（jìn）給珩磨，以提高效率（lǜ）。最後可用不進給珩磨（mó），提高孔的精度和表麵粗糙度。